Ảnh hưởng của độc tố sắt đối với lúa trên đất phèn đồng bằng sông cửu long và một số biện pháp khắc phục thiệt hại do độc tố sắt gây ra

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƢƠNG MINH NGỌC ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘC TỐ SẮT ĐỐI VỚI LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC THIỆT HẠI DO ĐỘC TỐ SẮT GÂY RA – TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI ĐỒNG THÁP MƢỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƢƠNG MINH NGỌC ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘC TỐ SẮT ĐỐI VỚI LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC THIỆT HẠI DO ĐỘC TỐ SẮT GÂY RA – TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI ĐỒNG THÁP MƢỜI Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Đình Quang TS Nguyễn Quang Chơn Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Tất số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2020 Họ tên Trương Minh Ngọc ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, bày tỏ lịng biết ơn vơ hạn đến bố mẹ gia đình, người thân yêu bên cạnh con, yêu thương cho chỗ dựa suốt thời gian thực đề tài Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn vơ hạn đến TS Võ Đình Quang – Giám đốc Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM – Người thầy hướng dẫn cho cơng trình nghiên cứu Thầy có cơng giáo dục, bảo, bồi dưỡng kiến thức, phương pháp luận, tư giúp đỡ em suốt 15 năm làm việc thầy Trong luận án này, thầy tạo điều kiện tốt sở vật chất, nhân lực, tài lực, trí lực, tâm huyết kiến thức quý báu thầy để giúp em hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Nguyễn Quang Chơn – Phó trưởng Bộ mơn Khoa học đất, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam – Người thầy đồng hướng dẫn cho cơng trình nghiên cứu Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, truyền đạt nhiều kinh nghiệm kiến thức quý ngành khoa học đất, thầy cung cấp cho em nhiều tài liệu quý suốt thời gian thực luận án Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn KS Nguyễn Xuân Nhiệm – Phân Viện quy hoạch thiết kế Nông nghiệp Miền Nam không quản nắng mưa, đường xa để tham gia việc khảo sát điều tra thực trạng ngộ độc sắt lúa tỉnh Long An Tiền Giang vụ Hè Thu năm 2017 2018 Cảm ơn bác xác định vị trí điểm đất phèn, phân loại mẫu đất, thu thập mẫu đất để phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài Cảm ơn bác truyền đạt nhiều kiến thức quý báu phân loại đất phát sinh học đất phèn vùng Đồng sông Cửu Long Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, anh chị Phòng đào tạo - Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi em học tập hồn thành cơng trình nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy Cô giáo Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam, Trường Đại học Cần Thơ Trường đại học Nông iii lâm TP HCM truyền đạt kiến thức quý khoa học đất, trồng trọt kinh nghiệm thực tiễn trình học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Bộ môn Khoa học đất, Trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ em việc phân tích số tiêu hố học 20 mẫu đất nghiên cứu Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn quý Thầy, quý Cô tham gia Hội đồng đánh giá điều kiện bảo vệ luận án cấp sở; Hội đồng đánh giá luận án cấp sở, quý Thầy, Cô tham gia phản biện độc lập đóng góp nhiều ý kiến q giúp em hồn thiện luận án Cảm ơn quý Thầy, Cô tham gia chấm chuyên đề phản biện báo, đóng góp nhiều ý kiến q giúp em hồn thiện chuyên đề, báo mà phần lớn em sử dụng luận án Xin chân thành cảm ơn KS Lê Thị Mỹ Hạnh – Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM, cảm ơn em bỏ nhiều tâm sức thời gian tham gia thực thí nghiệm ủ đất, thí nghiệm trồng lúa dung dịch phân tích số tiêu lý hố cơng trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn ThS Lê Thanh Bình – Trưởng phịng Phát triển Cơng nghệ Dịch vụ, Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM; bạn Huỳnh Công Hải, Trường đại học Công nghiệp Thực phẩm TP HCM; bạn Raphaël Cabanis bạn Lea Sidelski, Trường Polytech’Lille, Đại học tổng hợp Lille, Cộng hoà Pháp tham gia hỗ trợ tơi thực số thí nghiệm lúa đồng ruộng Xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn đồng nghiệp Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM đồng hành, sát cánh, hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khố học thực cơng trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn đến quý bà nông dân tỉnh Long An, tỉnh Tiền Giang cung cấp thơng tin thực trạng độc sắt tình tình sản xuất lúa Hè Thu năm 2017, 2018 Cảm ơn gia đình anh Đặng Văn Hồng, ấp Hịa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang gia đình anh Nguyễn Văn Xem, ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang cho mượn ruộng tích cực giúp tơi việc triển khai nghiên cứu đồng Xin chân thành cảm ơn iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH xii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vị trí địa lý sản xuất lúa gạo vùng Đồng sông Cửu Long .6 1.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý .6 1.1.2 Sản xuất lúa gạo Đồng sông Cửu Long 1.1.3 Một số giống lúa phổ biến vùng Đồng sông Cửu Long 1.2 Đặc điểm phát sinh học lý hóa đất phèn 1.2.1 Định nghĩa đất phèn 1.2.2 Nguồn gốc hình thành đất phèn .9 1.2.3 Đất phèn Đồng sông Cửu Long 12 1.2.4 Một số độc chất đất phèn Đồng sông Cửu Long 17 1.3 Sắt đất trình khử sắt đất ngập nƣớc 18 1.3.1 Sắt đất 18 1.3.2 Một số nhóm sắt phổ biến đất 19 1.3.3 Động thái khử sắt đất ngập nước 20 1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến động thái khử sắt đất ngập nước 22 1.4 Ngộ độc sắt số giải pháp giảm ngộ độc sắt với lúa 22 1.4.1 Ngộ độc sắt lúa 22 1.4.2 Một số nghiên cứu ngưỡng ngộ độc sắt lúa 24 1.4.3 Một số nghiên cứu giảm ngộ độc sắt lúa 26 v 1.4.3.1 Nghiên cứu lân (P) 26 1.4.3.2 Nghiên cứu kali (K) 27 1.4.3.3 Nghiên cứu canxi (Ca) 28 1.4.3.4 Nghiên cứu kẽm (Zn) 29 1.4.3.5 Nghiên cứu giống 29 1.4.3.6 Nghiên cứu điều tiết nước 30 CHƢƠNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .33 2.1 Nội dung nghiên cứu 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn Đồng sông Cửu Long 33 2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ sắt đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa IR 50404 OM 5451 phổ biến Đồng sông Cửu Long 35 2.2.3 Động thái Fe 2+ đất phèn Đồng sông Cửu Long ngập nước mối quan hệ với tính chất đất 36 2.2.4 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca, Zn khả oxy hóa vùng rễ, sinh trưởng lúa đất phèn Đồng sơng Cửu Long 2.2.4.1 Thí nghiệm chậu 39 2.2.4.2 Thí nghiệm ngồi đồng ruộng 41 2.2.5 Ảnh hưởng biện pháp điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn Đồng sông Cửu Long 42 2.3 Phƣơng pháp phân tích mẫu đất, mẫu thực vật xử lý số liệu .44 2.3.1 Phương pháp phân tích mẫu đất 44 2+ 2.3.2 Phương pháp phân tích tiêu Fe , pH Eh dung dịch chiết từ 20 mẫu đất ngập nước 46 2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu thực vật tính lượng dinh dưỡng hút .46 vi 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết điều tra, đánh giá thực trạng ngộ vụ Hè Thu Đồng sông Cửu Long 3.1.1 Thực trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu 3.1.2 Kết theo dõi thực trạng ngộ độc sắt đối v 3.1.2.1 Triệu chứng bronzing lá, hàm lượng Fets tro 2018 3.1.2.2 Quan hệ hàm lượng Fets n 3.2 Ảnh hƣởng nồng độ sắt đến khả giống lúa IR 50404 OM 5451 phổ biến Đồng sông Cửu Long 2+ 3.2.1 lúa Ảnh hưởng nồng độ Fe dung dịc 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe 2+ đến tích 2+ Ảnh hưởng nồng độ Fe dung dị 3.2.3 lúa 2+ Ảnh hưởng nồng độ Fe dung dịc 3.2.4 giống lúa IR 50404 OM 5451 2+ Động thái Fe đất phèn Đồng sơ 3.3 mối quan hệ với tính chất đất 3.3.1 Phân bố nhóm sắt đất phèn Đồng b 2+ Diễn biến nồng độ Fe dung dịch đất t 3.3.2 Đồng sông Cửu Long 3.3.2.1 Diễn biến oxy hóa khử Eh pH củ Thay nước trước ngày bón phân đợt đợt + Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ CV (%) F tính 160 Bảng 7.3 Ảnh hưởng biện pháp điều tiết nước đến hàm lượng Fets 40 ngày sau sạ Ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Nghiệm thức Ngập nước liên tục Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ Thay nước trước ngày thời điểm bón phân Thay nước trước ngày bón phân đợt đợt + Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ CV (%) F tính Bảng 7.4 Ảnh hưởng biện pháp điều tiết nước đến suất lúa Ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Nghiệm thức Ngập nước liên tục Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ Thay nước trước ngày thời điểm bón phân Thay nước trước ngày bón phân đợt đợt + Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ CV (%) F tính 161 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HOẠ TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Hình 8.1 Thiết bị định vị toạ độ Bản đồ thực địa dùng để xác định vị trí điểm nghiên cứu (Hình chụp Ấp Hịa Thuận, xã Thạnh Hịa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang) Hình 8.2 Hình khảo sát mẫu đất phèn trồng lúa vụ Hè Thu 2017 tỉnh Tiền Giang (Hình chụp Ấp Hịa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang) 162 Hình 8.3 Hình khảo sát mẫu đất phèn trồng lúa vụ Hè Thu 2017 tỉnh Long An (Hình chụp Ấp Đơng Nam, xã Tân Hịa, huyện Tân Thạnh, tỉnh Long An) Hình 8.4 Hình khảo sát điều tra thực trạng độc sắt lúa đất phèn trồng lúa vụ Hè Thu 2017 tỉnh Tiền Giang (Hình chụp Ấp Láng Biển, xã Mỹ Phước Tây, TX Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang) 163 2+ Hình 8.5 Hình lấy mẫu đất phèn để thực thí nghiệm đánh giá động thái khử Fe ngập nước phịng thí nghiệm (Hình chụp Tân Hưng Tây, xã Tân Hoà Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang) 2+ Hình 8.6 Ảnh hưởng nồng độ Fe đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa IR 50404 OM 5451 (Hình chụp nhà lưới Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM) 164 2+ Hình 8.7 Ảnh hưởng nồng độ Fe đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa OM 5451 (Hình chụp thời điểm 30 ngày sau gieo nhà lưới Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM) 2+ Hình 8.8 Ảnh hưởng nồng độ Fe đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa IR50404 (Hình chụp thời điểm 32 ngày sau gieo nhà lưới Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM) 165 2+ Hình 8.9 Bình dùng để ủ 20 mẫu đất phèn thí nghiệm động thái Fe đất phèn ngập nước mối quan hệ với tính chất đất (Hình chụp Phịng thí nghiệm Nơng nghiệp Sinh học Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM) 2+ Hình 8.10 Hình thí nghiệm động thái Fe đất phèn Đồng sông Cửu Long ngập nước mối quan hệ với tính chất đất (Hình chụp Phịng thí nghiệm Nơng nghiệp Sinh học Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM) 166 2+ Hình 8.11 Hình mơ bước thực ủ đất thí nghiệm động thái Fe đất phèn Đồng sông Cửu Long ngập nước mối quan hệ với tính chất đất (Hình chụp Phịng thí nghiệm Nông nghiệp Sinh học Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM) 167 Hình 8.12 Thí nghiệm ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca Zn đến khả 2+ oxy hóa Fe lúa đất phèn điều kiện nhà lưới (Hình chụp thời điểm 15 ngày sau gieo nhà lưới Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM) Hình 8.13 Thiết bị dùng để đo điện oxy hoá khử (Eh) vùng rễ lúa đất phèn điều kiện nhà lưới (Hình chụp Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM) 168 Hình 8.14 Hình ống nhựa PVC dùng để theo dõi mực nước thí nghiệm điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa đất phèn (Hình chụp ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, Tân Phước, tỉnh Tiền Giang) Hình 8.15 Ống nhựa PVC dùng để theo dõi mực nước thí nghiệm điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa đất phèn (Hình chụp ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hịa Tây, Tân Phước, tỉnh Tiền Giang) 169 Hình 8.16 Hình khu thí nghiệm thực ngồi đồng ruộng ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Hình 8.17 Hình khu thí nghiệm thực ngồi đồng ruộng ấp Hịa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang 170 2+ Hình 8.18 Ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca Zn đến khả oxy hóa Fe lúa đất phèn ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Hình 8.19 Ảnh hưởng việc điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa đất phèn ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang 171 2+ Hình 8.20 Ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca Zn đến khả oxy hóa Fe lúa đất phèn ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hịa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang 2+ Hình 8.21 Ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca Zn đến khả oxy hóa Fe lúa đất phèn ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang 172 2+ Hình 8.22 Ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca Zn đến khả oxy hóa Fe lúa đất phèn ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Hình 8.23 Hình ảnh thu hoạch thí nghiệm ngồi đồng ruộng ấp Hịa Thuận, xã Thạnh Hịa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƢƠNG MINH NGỌC ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘC TỐ SẮT ĐỐI VỚI LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ MỘT SỐ BIỆN... hóa đất phèn 1.2.1 Định nghĩa đất phèn 1.2.2 Nguồn gốc hình thành đất phèn .9 1.2.3 Đất phèn Đồng sông Cửu Long 12 1.2.4 Một số độc chất đất phèn Đồng sông Cửu Long. .. khử sắt đất ngập nước 22 1.4 Ngộ độc sắt số giải pháp giảm ngộ độc sắt với lúa 22 1.4.1 Ngộ độc sắt lúa 22 1.4.2 Một số nghiên cứu ngưỡng ngộ độc sắt lúa 24 1.4.3 Một số nghiên